第三章酸堿反應(yīng)和沉淀反應(yīng)2

1、2007-5-27 第四節(jié)沉淀反應(yīng)第四節(jié)沉淀反應(yīng) 無機(jī)化學(xué)多媒體電子教案無機(jī)化學(xué)多媒體電子教案第三章第三章 酸堿反應(yīng)和沉淀反應(yīng)酸堿反應(yīng)和沉淀反應(yīng)第四節(jié)第四節(jié) 沉淀反應(yīng)沉淀反應(yīng)2007-5-27 難溶電解質(zhì)：難溶電解質(zhì)： 溶解度溶解度 0.01g/100gH2O微溶電解質(zhì)：微溶電解質(zhì)： 溶解度溶解度 0.1g0.01g/100gH2O易溶電解質(zhì)：易溶電解質(zhì)： 溶解度溶解度 0.1g/100gH2O2007-5-27 3-4-1難溶電解質(zhì)的溶度積和溶難溶電解質(zhì)的溶度積和溶解度解度3-4-1難溶電解質(zhì)的溶度積和溶解度難溶電解質(zhì)的溶度積和溶解度溶解平衡溶解平衡一定溫度下，溶解與沉淀速一定溫度下，溶解與

2、沉淀速率相等時(shí)，晶體和溶液中的相應(yīng)離子達(dá)到率相等時(shí)，晶體和溶液中的相應(yīng)離子達(dá)到多相離子平衡，稱為溶解平衡。多相離子平衡，稱為溶解平衡。溶度積常數(shù)溶度積常數(shù) BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO4 (aq)溶解溶解沉淀沉淀2-Ksp(BaSO4) = c(Ba2+)/c c(SO4 )/c 2-2007-5-27 AmBn(s) mAn+ + nBm- 溶解溶解沉淀沉淀一般難溶物一般難溶物Ksp(AmBn) = c(An+)/c mc(Bm-)/c n溶度積常數(shù)溶度積常數(shù)(簡稱溶度積簡稱溶度積)即即: 在一定溫度下在一定溫度下, 難溶電解質(zhì)的飽和溶液難溶電解質(zhì)的飽和溶液 中中, 各組分離

3、子濃度冪的乘積是一個(gè)常數(shù)。各組分離子濃度冪的乘積是一個(gè)常數(shù)。Ksp與濃度無關(guān)，與溫度有關(guān)。與濃度無關(guān)，與溫度有關(guān)。 Ksp 是表征難溶電解質(zhì)溶解能力的特性是表征難溶電解質(zhì)溶解能力的特性 常數(shù)。常數(shù)。溶度積常數(shù)溶度積常數(shù)2007-5-27 溶度積表達(dá)式也適用于難溶弱電解質(zhì)。溶度積表達(dá)式也適用于難溶弱電解質(zhì)。AB(s) AB(aq)K1 =c(AB)/c (1) AB(aq) A+ + B- - c(A+ )c(B- -) c(AB )cK2 = (1)+(2) AB(s) A+ + B- - K1 K2 = c(A+)c(B-)/(c )2 =Ksp(AB) Ksp(AB) = c(A+)c(B

4、-)/(c )2 即即 AB(s) A+ + B- -(2)2007-5-27 溶解度與溶度積的相互換算溶解度與溶度積的相互換算例例解：解： AgI(s) Ag+ + I- - 平衡濃度平衡濃度/(molL-1) x xKsp(AgI) =c(Ag+)/c c(I- -)/c 8.5210-17=xx x=9.2510-9即即s(AgI)= 9.2510-9 molL-1對于對于 AB(s) A+ + B- -s= Ksp c c已知已知298.15K時(shí)時(shí)Ksp(AgI)=8.5210-17,計(jì)計(jì)算算298.15K時(shí)的時(shí)的 s(AgI)。2007-5-27 對于對于AB型難溶強(qiáng)電解質(zhì)型難溶強(qiáng)電

5、解質(zhì) AB(s) A+ + B- - = Ksp c cs同理同理 AB2或或A2B型難溶強(qiáng)電解質(zhì)型難溶強(qiáng)電解質(zhì) A2B(s) 2A+ + B2-2-平衡濃度平衡濃度/(molL-1) 2s sKsp(A2B)= (2s)2s/(c )3Ksp 4 = c c3s2007-5-27 ZnS(s) Zn2+ + S2-2-如如 ZnS 在飽和溶液中在飽和溶液中Zn2+ + H2O Zn(OH)+ + H+ S2- + H2O HS- - + OH- - s(ZnS)c(Zn2+)+c(Zn(OH)+) s(ZnS)c(S2-)+c(HS- -) 應(yīng)用計(jì)算公式應(yīng)應(yīng)用計(jì)算公式應(yīng)注意注意:1.不適用于

6、易水解的難溶電解質(zhì)不適用于易水解的難溶電解質(zhì)且水解程度且水解程度 S2- Zn2+, 使使c(Zn2+) c(S2-)S = Ksp c c按按式計(jì)算會(huì)產(chǎn)生較大誤差。式計(jì)算會(huì)產(chǎn)生較大誤差。2007-5-27 應(yīng)用計(jì)算公式應(yīng)應(yīng)用計(jì)算公式應(yīng)注意注意:2.不適用于難溶弱電解質(zhì)不適用于難溶弱電解質(zhì)s(AB)=c(AB)+c(A+)=c(AB)+c(B- -) S =c(AB) + Ksp(AB) c AB(s) AB(aq) A+ + B- -2007-5-27 只有只有相同類型相同類型、基本不水解的難溶強(qiáng)電、基本不水解的難溶強(qiáng)電 解質(zhì)，可直接根據(jù)溶度積大小來比較溶解質(zhì)，可直接根據(jù)溶度積大小來比較溶

7、解度的大小。解度的大小。 類型類型 難溶電解質(zhì)難溶電解質(zhì)Ksps/(molL-1)ABAgCl1.7710-101.3310-5AgBr5.3510-137.3310-7AgI8.5210-179.2510-9AB2MgF26.510-91.210-3A2BAg2CrO41.1210-126.5410-52007-5-27 3-4-2沉淀反應(yīng)沉淀反應(yīng)3-4-2 沉淀反應(yīng)沉淀反應(yīng)溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則 反應(yīng)逆向進(jìn)行反應(yīng)逆向進(jìn)行 AmBn(s) mAn+ + nBm- J=c(An+)mc(Bm+)n/(c )(m+n) 反應(yīng)逆向進(jìn)行反應(yīng)逆向進(jìn)行即即 溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則 根據(jù)根據(jù)2007-5-27

8、 例例 在在10mL0.10molL-1MgSO4溶液中加入溶液中加入10mL 0.10molL-1NH3H2O,問有無問有無Mg(OH)2沉淀生成？沉淀生成？解解: c(Mg2+)= 0.10molL-1=0.050molL-112c(NH3H2O)= 0.10molL-1=0.050molL-112 xx 0.050-xKb =;0.050-x0.050; 1.810-5= xx 0.050 x=9.510-4 c(OH- -)=9.510-4 molL-1J=c(Mg2+2+)c(OH- -)2/(c )3=0.050(9.510-4)2 =4.510-8 J Ksp=5.6110-12

9、有有Mg(OH)2沉淀生成沉淀生成 NH3H2O NH4 + OH-平衡濃度平衡濃度/(molL-1) 0.050-x x x+2007-5-27 例例 在在10 mL 0.10 molL-1 MgSO4溶液中加入溶液中加入10 mL 0.10molL-1NH3H2O,若使若使Mg(OH)2沉淀溶解沉淀溶解, 最少要加入多少摩爾最少要加入多少摩爾NH4Cl？解解: 使沉淀溶解使沉淀溶解 c(Mg2+2+)c(OH- -)2 KspMg(OH)2 (c )3 c(OH- -) = molL-1 =1.110-5 molL-15.6110-12 5.010-2Ksp(c )3 c(Mg2+) 20

10、07-5-27 例例 在在10 mL 0.10 molL-1 MgSO4溶液中加入溶液中加入10 mL 0.10molL-1NH3H2O,若使若使Mg(OH)2沉淀溶解沉淀溶解, 最少要加入多少摩爾最少要加入多少摩爾NH4Cl？使沉淀溶解使沉淀溶解 c(OH- -) (8.210-2-1.110-5)molL-10.082molL-1 平衡濃度平衡濃度/(molL-1) 0.050-1.110-5 y 1.110-5 NH3H2O NH4 + OH-+最少要加入最少要加入NH4Cl (0.0820.020)mol=0.0016 mol c(NH4 )=8.210-2 molL-1Kb = =1

11、.810-5 y=8.210-2 1.110-5 y 0.050-1.110-52007-5-27 影響沉淀反應(yīng)的因素影響沉淀反應(yīng)的因素例例 計(jì)算計(jì)算BaSO4在在0.10molL-1Na2SO4溶液溶液中的溶解度。中的溶解度。(S =1.0410-5 molL-1) 。同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)使難溶電解質(zhì)溶解度降低使難溶電解質(zhì)溶解度降低平衡移動(dòng)方向平衡移動(dòng)方向s =1.110-9molL-1 sKsp(BaSO4)= x (x +0.10) 0.10 x =1.0810-102-如如 BaSO4(s) Ba2+ + SO4 Na2SO4 2Na+ + SO4 2-解：解： BaSO4(s) Ba

12、2+ + SO4 平衡濃度平衡濃度/(molL-1) x x+0.102-2007-5-27 影響沉淀反應(yīng)的因素影響沉淀反應(yīng)的因素例例 計(jì)算計(jì)算BaSO4在在0.10molL-1Na2SO4溶液溶液中的溶解度。中的溶解度。(s=1.0410-5 molL-1) 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)使難溶電解質(zhì)溶解度降低使難溶電解質(zhì)溶解度降低平衡移動(dòng)方向平衡移動(dòng)方向s =1.110-9molL-1 sKsp(BaSO4)= x (x +0.10)x 0.10=1.0810-102-如如 BaSO4(s) Ba2+ + SO4 Na2SO4 2Na+ + SO4 2-解：解： BaSO4(s) Ba2+ + SO

13、4 平衡濃度平衡濃度/molL-1 x x+0.102-沉淀完全的概念沉淀完全的概念 一般當(dāng)一般當(dāng)c(離子離子)10-5molL-1,認(rèn)為沉淀完全認(rèn)為沉淀完全。 為使離子沉淀完全為使離子沉淀完全, 可利用同離子效應(yīng)可利用同離子效應(yīng), 加加入過量沉淀劑入過量沉淀劑 (一般過量一般過量20%50%)。2007-5-27 溶液溶液pH對沉淀反應(yīng)的影響對沉淀反應(yīng)的影響 M(OH)n(s) Mn+ + nOH- -如如M(OH)n型難溶氫氧化物型難溶氫氧化物Ksp(M(OH)n) = c(Mn+)c(OH- -)n / / (c c )n+1當(dāng)當(dāng)c(Mn+ +)=1molL-1，M(OH)n開始沉淀時(shí)開

14、始沉淀時(shí):c(OH- -) molL-1Ksp(M(OH)n) nnKsp(M(OH)n) c(Mn+)c(OH- -)=(c c )n+1當(dāng)當(dāng)Mn+ +沉淀完全沉淀完全c(Mn+ +)10-5molL-1時(shí)：時(shí)：c(OH- -) molL-1Ksp(M(OH)n)/10-5 n2007-5-27 例例 為除去為除去1.0molL-1ZnSO4溶液中的溶液中的Fe3+, 溶液的溶液的pH應(yīng)控制在什么范圍？應(yīng)控制在什么范圍？pH應(yīng)控制為：應(yīng)控制為： 2.81pH5.72.7910-39 10-53c(OH- -)= molL-1 =6.5310-12molL-1 pH=2.81 解：解：Fe(O

15、H)3沉淀完全時(shí)沉淀完全時(shí)Zn(OH)2開始沉淀時(shí)開始沉淀時(shí)310-17 1.0 c(OH- -)= molL-1=510-9molL-1 pH=5.72007-5-27 M(OH)n* 開始沉淀開始沉淀pH沉淀完全沉淀完全pH分子式分子式Kspc(Mn+) = 1molL-1 c(Mn+)= 0.1molL-1 c(Mn+) 10-5molL-1Mg(OH)2 5.61 10-128.378.8710.87Co(OH)26.897.389.38Cd(OH)26.97.49.4Zn(OH)25.76.28.24Fe(OH)25.86.348.34Pb(OH)26.587.089.08Be(OH

16、)23.423.925.92Sn(OH)20.370.872.87Fe(OH)31.151.482.815.92 10-157. 2 10-153 10-174.87 10-171.43 10-156.92 10-225.45 10-282.79 10-39調(diào)節(jié)溶液調(diào)節(jié)溶液pH, 可進(jìn)行離子的分離和提純可進(jìn)行離子的分離和提純。 如如:為除去為除去 1 molL-1 ZnSO4溶液中的溶液中的Fe3+ 溶液溶液pH 2.81pH = molL-1 =1.7710-8 molL-1 Ksp(c )2 1.7710-10 c(Cl- -) 0.010 (3) 計(jì)算計(jì)算c(Ag+)=1.7710-8

17、molL-1時(shí)時(shí)c(I- -) c(I- -)= = molL-1 =4.8110-9 molL-1 = molL-1 =5.2310-8 molL-1 Ksp(c )3 5.4810-16 c(Ni2+2+) 0.203c2(OH-) = molL-1 =2.1010-13 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+3+) 0.303c2(OH- -) = molL-1 =1.4110-11 molL-1 Ksp(c )4 2.7910-39 c(Fe3+3+) 10-53pH=2.81 (3) 計(jì)算計(jì)算Ni(OH)2開始沉淀時(shí)的開始沉淀時(shí)的pH c(OH-) = 5.

18、2310-8 molL-1 pH=6.72為使離子分離為使離子分離, pH應(yīng)控制在應(yīng)控制在2.816.72之間之間 2007-5-27 3-4-3沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化3-4-3 沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化沉淀的溶解沉淀的溶解必要條件：必要條件：J Ksp方法：方法： 1. 生成弱電解質(zhì)生成弱電解質(zhì)生成弱酸生成弱酸 CaCO3(s) + 2H+ Ca2+ + H2CO3 生成水生成水 Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O生成弱堿生成弱堿 Mg(OH)2(s) + 2NH4 Mg2+ + 2NH3H2O +2007-5-27 方法：方法： 2. 氧化還原法氧化

19、還原法3CuS(s) + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2O AgCl(s) + 2NH3H2O Ag(NH3)2+ + Cl- -+ 2H2O3. 生成配離子生成配離子PbI2(s) + 2I- - PbI42-2007-5-27 沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化在試劑作用下，由一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為在試劑作用下，由一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種難溶電解質(zhì)的過程。另一種難溶電解質(zhì)的過程。沉淀轉(zhuǎn)化趨勢較大沉淀轉(zhuǎn)化趨勢較大如如 鍋爐內(nèi)壁鍋垢鍋爐內(nèi)壁鍋垢(CaSO4)的除去的除去 用用Na2CO3CaSO4(s) + CO3 CaCO3(s) + SO4 2-2-4.9310-5 2

20、.810-9= = 1.8104K = = =c(SO4 ) c(SO4 )c(Ca2+) Ksp(CaSO4) c(CO3 ) c(CO3 )c(Ca2+) Ksp(CaCO3)2-2-2-2-類型相同的難溶強(qiáng)電解質(zhì)，類型相同的難溶強(qiáng)電解質(zhì)， 一般來說，溶度積大的難溶電解質(zhì)易轉(zhuǎn)化一般來說，溶度積大的難溶電解質(zhì)易轉(zhuǎn)化 為溶度積小的難溶電解質(zhì)。為溶度積小的難溶電解質(zhì)。 難溶電解質(zhì)溶度積相差越大難溶電解質(zhì)溶度積相差越大, 轉(zhuǎn)化越完全轉(zhuǎn)化越完全。2007-5-27 又如又如 鍶鹽的生產(chǎn)鍶鹽的生產(chǎn) 需先用需先用Na2CO3將將SrSO4(不溶于水和一般酸不溶于水和一般酸) 轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為SrCO3SrS

21、O4(s) + CO3 SrCO3(s) + SO4 2-2-3.4410-7 5.6010-10= = 6.1104K = = = c(SO4 ) c(SO4 )c(Sr2+) Ksp(SrSO4) c(CO3 ) c(CO3 )c(Sr2+) Ksp(SrCO3) 2- 2- 2- 2-SrCO3(s) + 2H+ + Sr2+ + + CO2+ H2O2007-5-27 3-4-沉淀反應(yīng)的應(yīng)用沉淀反應(yīng)的應(yīng)用3-4-4 沉淀反應(yīng)的應(yīng)用沉淀反應(yīng)的應(yīng)用制備難溶化合物制備難溶化合物如如 Pb(NO3)2 + H2SO4 PbSO4 + 2HNO3 CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 +

22、Na2SO4 Mn(NO3)2 + 2NH4HCO3 MnCO3 + 2NH4NO3 + CO2 +H2O 2007-5-27 除去溶液中雜質(zhì)除去溶液中雜質(zhì)如如 氯堿工業(yè)飽和食鹽水的精制氯堿工業(yè)飽和食鹽水的精制Ca2+ + CO3 CaCO3Mg2+ + 2OH- - Mg(OH)2Ba2+ + SO4 BaSO4采用采用Na2CO3 NaOH BaCl2 2-2-Ca2+ + SO4 + BaCO3(s) CaCO3 + BaSO4采用采用BaCO3 NaOH Mg2+ + 2OH- - Mg(OH)2 2-2007-5-27 離子鑒定離子鑒定Cu2+K4Fe(CN)6 Cu2+ + Fe(

23、CN)64- Cu2Fe(CN)6 中性或酸性介質(zhì)中性或酸性介質(zhì)(紅褐色紅褐色)AgCl(s)+2NH3H2OAg(NH3)2+Cl- -+ H2OAg+ + Cl- - AgCl (白色白色) Ag+NaCl、NH3H2O、HClAg(NH3)2+ + Cl- - + 2H+ + AgCl + 2NH4 (白色白色)+2007-5-27 離子鑒定離子鑒定Ni2+丁二酮肟丁二酮肟中性或醋酸鈉介質(zhì)中性或醋酸鈉介質(zhì)Ni2+丁二酮肟丁二酮肟 玫瑰紅色沉淀玫瑰紅色沉淀 Mg2+鎂試劑鎂試劑(對硝基偶氮間苯二對硝基偶氮間苯二酚酚)強(qiáng)堿性介質(zhì)強(qiáng)堿性介質(zhì)Mg2+ + 鎂試劑鎂試劑 天藍(lán)色沉淀天藍(lán)色沉淀 Ba2+K2CrO4 中性或弱酸性介質(zhì)中性或弱酸性介質(zhì)()Ba2+ + CrO4 BaCrO4 2-2007-5-27 離子分離離子分離Mg2+、Ba2+、Ni2+、Cu2+、Ag+混合溶液混合溶液 Mg2+、Ba2+、Ni2+、Cu2+濾液濾液 AgCl (白色白色) HCl(6molL-1)H2S(pH=0.5)Mg2+、Ba2+、Ni2+ CuS (黑色黑色) H2S(pH=89)Mg2+、Ba2+ NiS (黑色黑色) (NH4)2CO3(pH=9.5)Mg2+濾液濾液 BaCO3